未来の高CO₂環境で「光のゆらぎ」に負けないイネへ ――Rubisco activaseによる光合成と成長の強化戦略――

2026-06-02 東京大学

東京大学と神戸大学の研究グループは、光合成酵素Rubiscoを活性化するタンパク質「Rubisco activase」を過剰発現させたイネを用いて、将来予測される高CO₂環境(800 ppm)下での変動光応答を解析した。その結果、Rubisco activaseを増やしたイネでは、光が弱い状態から強くなった際のRubisco活性化速度が向上し、光合成誘導が大幅に高速化されることを明らかにした。さらに、変動光環境下でも高い光合成能力と水利用効率を維持し、長時間の光変動や自然光を模擬した条件において炭素固定量が増加した。また、光化学系I(PSI)の損傷が抑制されることで光合成機能の維持にも寄与することが示された。40日間の栽培試験では、一定光条件では差が見られなかった一方、変動光条件ではRubisco activase過剰発現体の乾燥重量が有意に増加し、成長促進効果が確認された。本研究は、気候変動に伴う高CO₂環境下でも安定した収量を維持できる作物開発に向け、Rubisco activaseを標的とした光合成改良が有効な戦略であることを示した重要な成果である。

未来の高CO₂環境で「光のゆらぎ」に負けないイネへ ――Rubisco activaseによる光合成と成長の強化戦略――
Rubisco activaseによる光合成と成長の強化戦略

<関連情報>

ルビスコ活性化酵素の過剰発現は、将来の高CO2条件下での変動光下におけるイネの光合成と植物成長を改善する Overexpression of Rubisco Activase Improves Photosynthesis and Plant Growth in Rice Under Fluctuating Light Under Future High CO2 Conditions

Wataru Yamori, Marika Inagaki, Hiroshi Fukayama
Plant,Cell & Environment  Published: 02 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1111/pce.70617

ABSTRACT

Rubisco activase mediates the activation of Rubisco, the key photosynthetic CO2-fixing enzyme, and plays a crucial role in regulating photosynthesis and plant growth. Rubisco activase restores catalytic competence to Rubisco active sites by promoting the release of inhibitors in an ATP-dependent manner. The present study analyzed the role of Rubisco activase in the photosynthetic response to fluctuating light under future high CO2 conditions using transgenic rice plants that expressed different amounts of Rubisco activase. Under both low CO2 (200 μmol mol−1) and high CO2 (800 μmol mol−1) concentrations, overexpression of Rubisco activase resulted in a faster rate of Rubisco activation upon irradiation, leading to faster photosynthetic induction and greater photosynthetic response to long-term fluctuating light conditions. In addition, the transgenic plants overexpressing Rubisco activase showed improved water use efficiency under long-term fluctuating light conditions compared with wild-type plants. Finally, under high CO2 conditions, the overexpression of Rubisco activase resulted in improvement in plant growth under fluctuating light conditions, whereas the plant growth under constant light was similar among genotypes. The results of this study showed that Rubisco activase plays a substantial role in the response to the natural dynamic light environment under future high CO2 concentrations.

1202農芸化学
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